DE69219566T2

DE69219566T2 - Method and device for temperature control of multiple samples

Info

Publication number: DE69219566T2
Application number: DE69219566T
Authority: DE
Inventors: John Irving Bell; John Michael Old; Colin Gerald Potter; Derek Henry Potter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: EP0545736B1; US5819842A; EP0545736A3; DE69219566D1; FI915731A0; EP0545736A2

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION

Laboranalysen von Proben unter experimentellen Bedingungen erfordern oft, daß ihre Temperatur so konstant wie möglich gehalten oder gemäß einem vorgegebenen Zeitablauf variiert wird. Eine volle Probenanalyse kann verschiedene anzuwendende Temperaturbedingungen erfordern, und es kann sein, daß so viele Heizanordnungen bereitgestellt werden müssen, wie Proben vorliegen. Alternativ können eine oder einige wenige Anordnungen nacheinander benutzt werden, was aber Probleme bezüglich der Reproduzierbarkeit schafft, zum Beispiel dann, wenn die Proben nicht leicht gelagert werden können oder instabil sind. Zusätzlich kann es in einem vielbeschäftigten Labor mehrere Experimentatoren geben, welche eine solche Anordnung für verschiedene Zeiten und Temperaturbedingungen benötigen. Dies führt zum Bedarf von mehr Ausrüstung oder zu einer Einschränkung von Aktivitäten, bis die Anordnung frei ist.Laboratory analyses of samples under experimental conditions often require that their temperature be kept as constant as possible or varied according to a given time course. A full sample analysis may require several different temperature conditions to be used and it may be necessary to provide as many heating arrangements as there are samples. Alternatively, one or a few arrangements may be used sequentially, but this creates problems of reproducibility, for example if the samples cannot be easily stored or are unstable. In addition, in a busy laboratory there may be several experimenters who require such an arrangement for different times and temperature conditions. This leads to the need for more equipment or a restriction of activities until the arrangement is free.

Beispiele der in Betracht gezogenen Art von Proben finden sich in vielen Bereichen der Biochemie. Beispielsweise kann es notwendig sein, Enzymreaktionen bei verschiedenen Temperaturen durchzuführen, um die optimalen Reaktionsgeschwindigkeiten zu finden. Die Wirkung der Dauer einer Reaktion wird auch untersucht werden müssen, da sich die Reaktionsgeschwindigkeit nach langen Inkubationen verlangsamen oder sogar umkehren kann. Die Kombination der Zeit- und Temperaturparameter führt zu langwierigen Experimenten, in denen die Ergebnisse nicht immer übereinstimmen, wenn die Versuche an verschiedenen Tagen durchgeführt wurden, weil dies zu unvermeidbaren Unterschieden in den Probenbedingungen führen kann.Examples of the type of samples considered can be found in many areas of biochemistry. For example, it may be necessary to run enzyme reactions at different temperatures to find the optimal reaction rates. The effect of the duration of a reaction will also need to be investigated, as the reaction rate may slow down or even reverse after long incubations. The combination of time and temperature parameters leads to lengthy experiments in which the results do not always agree if the experiments were carried out on different days, because this may lead to unavoidable differences in sample conditions.

Ein zweites Beispiel liegt in der Molekularbiologie, wo die Geschwindigkeiten der Hybridisierung und des Schmelzens von Nucleinsäuren untersucht werden. Hier ist die Variation von Zeit und Temperatur auch äußerst wichtig. Optimale Zeiten und Temperaturen sind für die höchstspezifische Hybridisierung von RNA/DNA-Heteroduplices nötig, die unter Verwendung eines Elektronenmikroskops sichtbar gemacht und auf Tertiärstrukturen hin analysiert werden können.A second example is in molecular biology, where the rates of hybridization and melting of nucleic acids are studied. Here, the variation of Time and temperature are also extremely important. Optimal times and temperatures are required for the highly specific hybridization of RNA/DNA heteroduplexes, which can be visualized using an electron microscope and analyzed for tertiary structures.

Ein drittes Beispiel ist die thermische Zyklisierung von Proben zur Amplifikation von DNA (die Polymerasekettenreaktion, PCR Cetus Corp. USA). Bei diesen Verfahren (siehe EP-A- 236069 und 200362) werden DNA-Proben in Lösung erhitzt, bis sie schmelzen und in einzelnen Strängen vorliegen. Die Temperatur wird dann vermindert, wodurch es ermöglicht wird, daß ein Paar von kurzen Oligonucleotiden in dem Gemisch mit gegenüberliegenden Strängen der DNA hybridisieren, und zwar in einem Abstand, der abseits der Definition der interessierenden Sequenz liegt. Diese getemperten Oligonucleotide wirken als Primer gegenüber einer termophilen DNA-Polymerase (siehe WO 91/09550) und erlauben es, daß die DNA-Synthese weiterläuft, bis die Länge des Doppelstrangs mindestens so lang wie die interessierende Sequenz ist. Beim erneuten Schmelzen der Produkte und Wiederholen des Verfahrens werden Sequenzen mit genau der Länge gebildet, die durch die Positionen der Oligonucleotide spezifiziert ist. Diese können dann so oft wie nötig zyklisiert werden. Diese wertvolle Methode benötigt eine gute Temperatursteuerung, weil dann, wenn das Schmelzen unzureichend ist oder bei einer so hohen Temperatur erfolgt, daß die Komponenten des Gemisches abgebaut werden, sich die Wirksamkeit des Verfahrens verschlechtert. In ähnlicher Weise ist das Tempern der Oligonucleotide in kritischer Weise von der Temperatur abhängig, und es gibt auch eine Optimaltemperatur für die beste Synthesegeschwindigkeit. Es gibt auch ein Verfahren zur Amplifikation von cDNA, das durch Umkehrtranscriptase von mRNA kopiert worden ist. Hier müssen für die wirksamste cDNA- Synthese die optimalen Bedingungen und die Temperatur für die Stabilität der primären Heteroduplices mit der Reduzierung der Sekundärstruktur ausgeglichen werden. In jeder Technik soll das Produkt bei jedem Zyklus verdoppelt werden, und man sieht, daß kleine Änderungen in der Wirksamkeit einen großen Unterschied bezüglich der Endmenge des Produkts machen.A third example is the thermal cycling of samples for amplification of DNA (the polymerase chain reaction, PCR Cetus Corp. USA). In these methods (see EP-A-236069 and 200362), DNA samples are heated in solution until they melt and exist in single strands. The temperature is then reduced, allowing a pair of short oligonucleotides in the mixture to hybridize to opposite strands of DNA at a distance outside the definition of the sequence of interest. These annealed oligonucleotides act as primers to a thermophilic DNA polymerase (see WO 91/09550) and allow DNA synthesis to continue until the length of the duplex is at least as long as the sequence of interest. Upon remelting the products and repeating the process, sequences of exactly the length specified by the positions of the oligonucleotides are formed. These can then be cycled as many times as necessary. This valuable method requires good temperature control because if the melting is inadequate or occurs at such a high temperature that the components of the mixture are degraded, the efficiency of the process deteriorates. Similarly, the annealing of oligonucleotides is critically dependent on temperature and there is also an optimum temperature for the best synthesis rate. There is also a method for amplifying cDNA copied from mRNA by reverse transcriptase. Here, for the most efficient cDNA synthesis, the optimum conditions and temperature for the stability of the primary heteroduplexes with the reduction the secondary structure. In each technique the product is to be doubled in each cycle and it can be seen that small changes in potency make a big difference in the final amount of product.

Eine andere Amplifikationstechnik ist es, wenn eine thermoplastische Ligase benutzt wird, um zwei Paare von Oligonucleotiden zu verbinden, die mit gegenüberliegenden DNA- Strängen, aber an der gleichen Stelle, hybridisiert sind. Die verbundenen Paare werden Schablonen für nachfolgende Zyklen, die große und leicht auffindbare Mengen eines Doppeloligonucleotidprodukts ergeben. Wenn eine Fehlanpassung bei der Paarbildung eintritt, funktioniert die Hybridisierung nicht und der Prozeß kommt nicht in Gang. Auf diese Weise können Mutantenstellen gefunden werden, aber man kann sehen, daß die Oligonucleotidhybridisierung äußerst kritisch und gegenüber der Temperatur sehr empfindlich ist.Another amplification technique is when a thermoplastic ligase is used to join two pairs of oligonucleotides hybridized to opposite DNA strands but at the same site. The joined pairs become templates for subsequent cycles, yielding large and easily detectable amounts of a double oligonucleotide product. If a mismatch occurs in the pairing, hybridization does not work and the process does not get started. Mutant sites can be found in this way, but it can be seen that oligonucleotide hybridization is extremely critical and very sensitive to temperature.

Ein letztes Beispiel der Temperaturregelung betrifft das Wachsen von Zellen in einer Gewebekultur. Üblicherweise werden Inkubatoren bei einer festgelegten Temperatur benutzt. Jedoch wächst eine Anzahl von Zellarten bei geringfügig verschiedenen Temperaturen besser, und es ist normalerweise ein langer und schwieriger Vorgang, das Optimum zu finden, wenn die Wachstumsgeschwindigkeiten in aufeinanderfolgenden Experimenten mit dem auf verschiedene Temperaturen eingestellten Inkubator verglichen werden. Die Expression einiger Proteine wird auch stark von der Temperatur beeinträchtigt (Hitzeschockproteine), und die Erforschung des zugehörigen Mechanismus würde durch die Möglichkeit sehr erleichtert werden, wenn verschiedene Vertiefungen einer Gewebezüchtungsplatte zur Verfügung stünden, die genau bei verschiedenen Temperaturen während verschiedener Zeiten gehalten werden oder zyklisiert werden, um die optimalen Wirkungen der Temperatur auf das fragliche System herauszufinden.A final example of temperature control concerns the growth of cells in tissue culture. Typically, incubators are used at a fixed temperature. However, a number of cell types grow better at slightly different temperatures, and it is usually a long and difficult process to find the optimum when comparing growth rates in successive experiments with the incubator set at different temperatures. The expression of some proteins is also strongly affected by temperature (heat shock proteins), and the study of the mechanism involved would be greatly facilitated by the possibility of having different wells of a tissue culture plate maintained at precisely different temperatures for different times, or cycled to find the optimal effects of temperature on the system in question.

Einige Fortschritte hinsichtlich der Steuerung von Probentemperaturen wurden bereits gemacht. Es sind viele Vorrichtungen erhältlich, welche die Temperatur eines einzelnen Heiz- und Kühlblocks steuern, der zum Halten kleiner konischer Röhrchen, bekannt als Eppendorf-Röhrchen, geeignet ist. Diese Röhrchen sind aus Polypropylen hergestellt und haben leider eine schlechte Wärmeleitung Um diesen Nachteil zu überwinden, wurden einige Vorrichtungen für Röhrchen entworfen, die speziell mit dünnen Seitenwänden hergestellt worden sind.Some progress has already been made in controlling sample temperatures. Many devices are available that control the temperature of a single heating and cooling block suitable for holding small conical tubes known as Eppendorf tubes. These tubes are made of polypropylene and unfortunately have poor thermal conductivity. To overcome this disadvantage, some devices have been designed for tubes that have been specifically manufactured with thin side walls.

In vielen solcher Vorrichtungen befindet sich ein Heiz- und Kühlblock aus Metall, in den die Röhrchen eingesetzt werden. Der Block kann durch eine thermoelektrische Einrichtung nach Peltier oder durch eine Zirkulation einer heißen oder kalten Flüssigkeit durch Kanäle in dem Block erhitzt oder gekühlt werden (vgl. EP-A-236069). In vielen anderen Vorrichtungen erfolgt ein elektrisches Erhitzen. Auch wurde eine wärmeaussendende Glühlampe eingesetzt (vgl. WO89/09437). In jeder dieser Vorrichtungen ist es schwierig, für jede Probe einen ähnlichen thermischen Kontakt reproduzierbar zu erreichen. Da die Wärmeströmungen passiv sind, ist es auch unvermeidbar, daß sich Unterschiede in der Temperatur zwischen verschiedenen Stellen in dem Block ergeben (F. van Leuven, Trends in Genetics, 1991, Band 7, Seite 142). Auch wurden sonst noch andere Unzulänglichkeiten klar beschrieben (R. Hoelzel, Trends in Genetics, 1990, Band 6, Seiten 237 bis 238). Bei einem alternativen Lösungsversuch (vgl. WO90/05239), bei dem Wasser als wärmeleitendes Medium verwendet wird, sollten die Temperaturunterschiede in jeder Probe wegen der großen Wassermenge mit seiner hohen spezifischen Wärme ähnlich sein. Dies ist aber auch ein Nachteil, da hierdurch die für einige Anwendungen nötigen raschen Temperaturwechsel nicht möglich sind. Bei einem anderen Lösungsversuch wurde heißes Gas verwendet, um Proben in dünnwandigen Küvetten (EP-A-381581) in einer Anordnung zu erwärmen, um eine PCR mit gewisser Zurückhaltung durchzuführen, damit eine Kontaminierung des Labors durch das PCR -Produkt vermieden wird.Many such devices include a metal heating and cooling block into which the tubes are placed. The block can be heated or cooled by a Peltier thermoelectric device or by circulation of hot or cold liquid through channels in the block (see EP-A-236069). In many other devices, electrical heating is used. A heat-emitting incandescent lamp has also been used (see WO89/09437). In each of these devices, it is difficult to achieve a similar thermal contact for each sample in a reproducible manner. Since the heat flows are passive, it is also inevitable that differences in temperature will arise between different locations in the block (F. van Leuven, Trends in Genetics, 1991, volume 7, page 142). Other shortcomings have also been clearly described (R. Hoelzel, Trends in Genetics, 1990, volume 6, pages 237 to 238). In an alternative solution (cf. WO90/05239) using water as a heat-conducting medium, the temperature differences in each sample should be similar due to the large amount of water with its high specific heat. However, this is also a disadvantage, as it does not allow the rapid temperature changes required for some applications. In another solution, hot gas was used to heat samples in thin-walled cuvettes (EP-A-381581) in an arrangement to perform PCR with certain Restraint should be carried out to avoid contamination of the laboratory by the PCR product.

Einige Vorrichtungen haben mehr als einen temperaturgesteuerten Heizblock (zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Textes waren es bis zu fünf) und, obwohl dies das Bedürfnis für eine unabhängige Temperatursteuerung von Proben zeigt, stellt dies nur die Unterbringung verschiedener Vorrichtungen in einem einzigen Gehäuse dar, wenn auch ein einziger Computer für die Steuerung vorgesehen ist.Some devices have more than one temperature-controlled heating block (up to five at the time of writing) and, although this demonstrates the need for independent temperature control of samples, this only represents the housing of several devices in a single housing, albeit with a single computer for control.

Für die unabhängige Steuerung einer Mehrzahl von Proben, die notwendigerweise nahe zusammen angeordnet sind, sind dann neue Techniken erforderlich. Wir beschreiben hier, wie alle Proben in einem Probenbehälter, der für einen raschen Wärmeübergang entworfen worden ist, unter Verwendung einer Temperaturrückführungssteuerung unabhängig voneinander auf einen Einstellpunkt einreguliert werden können, wobei die Temperatur durch ein temperaturempfindliches Element überwacht wird. Dies erfolgt durch Erhitzen aller Proben unabhängig voneinander, während zur gleichen Zeit eine Kühlvorrichtung einen wesentlichen und kontinuierlichen Wärmestrom von der jeweiligen Probe aus erzeugt, um bei Bedarf eine angemessene Kühlgeschwindigkeit zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit des Wärmestroms durch die Kühlvorrichtung wird teilweise durch einen Wärmewiderstand bestimmt, der mit vorgesehen ist, um das Muster und die Maximalgeschwindigkeit des Wärmestroms auf die gewünschten Niveaus hin zu steuern. Dadurch, daß die thermische Masse der temperaturgesteuerten Komponenten auf einem Minimum gehalten wird, ist es auch möglich, die Temperatur der Proben sehr rasch zu ändern. Für miteinander in Wechselwirkung stehende Proben, zum Beispiel in Fällen, in denen eine zu kühlende Probe von heißen Proben umgeben ist, ist eine verminderte Ansteigegeschwindigkeit erreichbar. Durch Einstellen der Ansteigegeschwindigkeit auf einen Wert, bei dem sie langsamer ist als im schlechtesten Fall der Wechselwirkung von Proben erzeugt die Vorrichtung gut reproduzierbare Temperaturänderungen und Zeitabläufe, die in ihrer Schnelligkeit noch günstig sind, verglichen mit vielen Einblock-Ausführungsformen. Diese Genauigkeit wird auch noch bestatigt, wenn eine solche Vorrichtung in einem Einblockmodus benutzt wird, bei dem alle Proben dem gleichen Temperatur- und Zeitverlauffolgen, wobei aber die Leistungsfähigkeit bezüglich Genauigkeit und reproduzierbarer Temperatursteuerung einer großen Anzahl von Proben stark verbessert ist. Jedoch erleichtert die individuelle Steuerung einer jeden Probentemperatur Vielbenutzeranwendungen in hohem Maße.New techniques are then required for the independent control of a plurality of samples, which are necessarily located close together. We describe here how all samples in a sample container designed for rapid heat transfer can be independently regulated to a set point using a temperature feedback control, with the temperature monitored by a temperature sensitive element. This is done by heating all samples independently, while at the same time a cooling device generates a substantial and continuous heat flow from each sample to allow an appropriate cooling rate when required. The rate of heat flow through the cooling device is determined in part by a thermal resistor, which is included to control the pattern and maximum rate of heat flow to the desired levels. By keeping the thermal mass of the temperature controlled components to a minimum, it is also possible to change the temperature of the samples very rapidly. For interacting samples, for example in cases where a sample to be cooled is surrounded by hot samples, a reduced rate of rise is achievable. By setting the rate of rise to a value where it is slower than the worst case of interaction of samples, the device produces highly reproducible temperature changes and time courses that are still favorable in speed compared to many single-block designs. This accuracy is also confirmed when such a device is used in a single-block mode where all samples follow the same temperature and time course, but the performance in terms of accuracy and reproducible temperature control of a large number of samples is greatly improved. However, individual control of each sample temperature greatly facilitates multi-user applications.

Das Verfahren und die Vorrichtung, die wir beschreiben, soll deshalb den Nutzen vieler Techniken verbessern, die eine genaue Temperatursteuerung erfordern.The method and apparatus we describe are therefore intended to improve the utility of many techniques that require precise temperature control.

Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser zu verstehen sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden. Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels beschrieben.The above and other features and advantages of this invention will be better understood by reference to the following detailed description when considered in conjunction with the accompanying drawings. The invention will now be described by way of example.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist ein Querschnitt der Probenplatte.Fig. 1 is a cross section of the sample plate.

Fig. 2 ist ein Querschnitt der Temperatursteuereinheit.Fig. 2 is a cross section of the temperature control unit.

Fig. 3 ist ein Detail der Temperatursteuereinheit gemäß Fig. 2.Fig. 3 is a detail of the temperature control unit according to Fig. 2.

DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

In Fig. 1 ist die Probenplatte 10 dargestellt. Die Probe 11 wird in Form einer dünnen Scheibe eines Fluids gezeigt. Die Probe 11 liegt über der dünnen Kunststoffolie 12 und befindet sich deshalb in einem guten thermischen Kontakt mit der Unterseite der Folie 12. Diese ist der temperaturgesteuerten Oberfläche der Verteilerplatte 21 in Fig. 2 ausgesetzt. Somit steht die Probe 11 in einem guten thermischen Kontakt mit dem Verteiler 21. Die Proben 11 befinden sich in Vertiefungen 13 eines Materials mit niedriger thermischer Masse. Die Vertiefungen 13 sind durch eine Kunststoffversteifung 14 mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit verbunden. Die Vertiefungen 13 werden, nachdem die Proben 11 darin eingebracht worden sind, an der Oberseite durch eine Siegelfohe 15 und ein Klebesiegel 17 oder ein Heißsiegel verschlossen.In Fig. 1, the sample plate 10 is shown. The sample 11 is shown in the form of a thin disk of a fluid. The sample 11 lies over the thin plastic film 12 and is located is therefore in good thermal contact with the underside of the film 12. This is exposed to the temperature-controlled surface of the distributor plate 21 in Fig. 2. The sample 11 is thus in good thermal contact with the distributor 21. The samples 11 are located in recesses 13 of a material with low thermal mass. The recesses 13 are connected by a plastic stiffener 14 with a low thermal conductivity. After the samples 11 have been introduced into them, the recesses 13 are closed at the top by a sealing film 15 and an adhesive seal 17 or a heat seal.

In der Temperatursteuereinheit 20 in Fig. 2 steht die Verteilerplatte 21, die einen niedrigen Wärmewiderstand aufweist, in engem Kontakt mit der Heizvorrichtung, der Kühlvorrichtung und dem Temperaturfühler.In the temperature control unit 20 in Fig. 2, the distribution plate 21, which has a low thermal resistance, is in close contact with the heater, the cooler, and the temperature sensor.

Diese sind als eine Temperatursteuerung aufgebaut, die deshalb eine unmittelbare Steuerung der Temperatur der Basis der Probe bewirkt. Da die Probe 11 dünn ist, unterliegt sie insgesamt der gleichen Steuerung.These are designed as a temperature control, which therefore provides a direct control of the temperature of the base of the sample. Since the sample 11 is thin, it is subject to the same control throughout.

Zusätzlich zu der Probe 11 muß die Temperatursteuerung die Temperatur der Kunststoffolie 12 und der Probenvertiefung 13 ändern und aufrechterhalten. Da diese aus einem Material mit geringer thermischer Masse bestehen, dominieren sie nicht die thermische Belastung der Steuerung. Diese Belastung wird deshalb zum großen Teil durch die Probe 11 allein bestimmt.In addition to the sample 11, the temperature controller must change and maintain the temperature of the plastic film 12 and the sample well 13. Since these are made of a material with low thermal mass, they do not dominate the thermal load on the controller. This load is therefore largely determined by the sample 11 alone.

Die gegebenenfalls vorhandene Vertei.lerplatte 21 gleicht die Temperaturunterschiede über die temperaturgesteuerte Oberfläche aus. Diese Unterschiede entstehen aufgrund von Beschränkungen bei der Herstellung.The optional distribution plate 21 compensates for the temperature differences across the temperature-controlled surface. These differences arise due to manufacturing limitations.

Restliche Temperaturunterschiede in der Probe 11 selbst entstehen wegen der durch sie hindurchgehenden Wärmeströmungen.Remaining temperature differences in sample 11 itself arise due to the heat flow passing through it.

Diese werden durch die Anordnung der Versteifung oberhalb der Probe 11, wie im Abschnitt 16 der Versteifung 14 in der Darstellung gezeigt wird, und durch ein geeignetes Dimensionieren der Versteifung und der Wände der Vertiefung 13 minimiert. Die resultierende niedrige Wärmeverbindung zu anderen Temperaturen wird weiter reduziert, wenn die Oberseite oder die Seiten der Vertiefung auf oder im Bereich der erforderlichen Temperatur gehalten werden. Da dies zur Verminderung eines kleinen Fehlers dient, muß die Steuerungsgenauigkeit nicht so groß wie die Haupttemperatursteuerung unterhalb der Kunststoffolie 12 sein.These are minimized by locating the stiffener above the sample 11 as shown in section 16 of the stiffener 14 in the illustration and by appropriately sizing the stiffener and the walls of the cavity 13. The resulting low thermal connection to other temperatures is further reduced if the top or sides of the cavity are maintained at or around the required temperature. Since this is to reduce a small error, the control accuracy need not be as great as the main temperature control below the plastic film 12.

Die Basis der Vertiefung 13 ist auch abgeschirmt. In diesem Fall kann die Verwirklichung mittels eines leitfähigen Metall-, Keramik- oder Kunststoffrings in der Position 16 der Versteifung 14 erfolgen, die in der Darstellung ausgeschnitten und in gutem thermischen Kontakt mit der temperaturgesteuerten Oberfläche oder mit der Verteilerplatte 21, wenn sie angepaßt ist, gezeigt wird.The base of the recess 13 is also shielded. In this case, the realization can be made by means of a conductive metal, ceramic or plastic ring in the position 16 of the stiffener 14, which is shown in the illustration cut out and in good thermal contact with the temperature-controlled surface or with the distribution plate 21, if it is adapted.

Dadurch, daß die Probenplatte 10 von einer vertikalen Bewegung abgehalten wird, nutzt man das natürliche Bestreben der Kunststoffolie 12, sich beim Erhitzen der Probe 11 auszubauchen, aus, um den thermischen Kontakt mit der temperaturgesteuerten Oberfläche zu verbessern. Gleichzeitig wird die mechanische Beanspruchung in der Folie 12 durch die Abstützung der Verteilerplatte 21 vermindert.By preventing the sample plate 10 from moving vertically, the natural tendency of the plastic film 12 to bulge when the sample 11 is heated is exploited to improve thermal contact with the temperature-controlled surface. At the same time, the mechanical stress in the film 12 is reduced by the support of the distributor plate 21.

In der Fig. 2 sind die Heizvorrichtung und der Temperaturfühler zusammen als Heizelement-Temperaturfühler 22 dargestellt, weil sie in der Praxis sehr eng zusammenliegend oder sogar in einem Teil verbunden gebaut werden können. Die Kühlvorrichtung wird durch den gesamten Wärmewiderstand des Kühlblocks bestimmt. Der Widerstand umfaßt zwei Hauptwege, nämlich den zum großen Teil senkrechten Weg durch die Scheibe 29 des Matrixmaterials unterhalb des Heizelement-Temperaturfühlers 22 und den zum großen Teil radialen Weg 30 vom Rand des Heizelement-Temperaturfühlers 22 aus, wobei die Wärme schließlich nach unten in den Kälteblock 25 strömt.In Fig. 2, the heating device and the temperature sensor are shown together as a heating element temperature sensor 22, because in practice they can be built very close together or even connected in one piece. The cooling device is determined by the total thermal resistance of the cooling block. The resistance comprises two main paths, namely the largely vertical path through the disk 29 of the matrix material below the heating element temperature sensor 22 and the largely radial path 30 from the edge of the heating element temperature sensor 22, with the heat finally flowing downwards into the cold block 25.

Die Hauptwege des Widerstands werden auch in Fig. 3 gezeigt, die ein Detail der Temperatursteuereinheit erläutert. Der vertikale Weg geht durch die Scheibe 29 des Matrixmaterials unterhalb des Heizelement-Temperaturfühlers 22 hindurch, und der radiale Weg 30 führt vom Rand des Heizelement Temperaturfühlers 22 hinunter zu dem Kühlblock 25.The main paths of the resistance are also shown in Fig. 3, which illustrates a detail of the temperature control unit. The vertical path passes through the disk 29 of matrix material beneath the heater temperature sensor 22, and the radial path 30 leads from the edge of the heater temperature sensor 22 down to the cooling block 25.

Bei einer Matrix, die aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit hergestellt ist, kann die Scheibe des Matrixmaterials durch eine Scheibe 23 aus einem Material mit einem höheren Wärmewiderstand verstärkt werden. Durch eine thermochrome Anstrichfarbe an oder in der Matrix 24 kann ein visueller Indikator der Temperatur der Matrix 24 an einer Probenstelle eingerichtet werden.For a matrix made of a material with high conductivity, the disk of matrix material may be reinforced by a disk 23 made of a material with a higher thermal resistance. By applying a thermochromic paint to or in the matrix 24, a visual indicator of the temperature of the matrix 24 at a sample location may be established.

In der Darstellung ist die Dicke der Matrix 24 erheblich geringer als der Abstand zwischen den Probenpositionen. Folglich erreicht die radiale Strömung größtenteils nicht die benachbarten Proben, sondern strömt zu dem Kühlblock 25. Die Geometrie kann durch Verdünnen der Matrix 24 zwischen den Probenpositionen verbessert werden. Es ist dann fakultativ, ob die Matrix 24 bis zu dem Kühlblock 25 hinabreicht oder von dem Kühlblock 25 bis zur Matrix 24 eine Wärmebrücke aufgebaut ist, um den größten Teil irgendeiner Wärmeströmung aufzunehmen und abzuleiten.In the illustration, the thickness of the matrix 24 is considerably less than the distance between the sample positions. Consequently, most of the radial flow does not reach the adjacent samples but flows to the cooling block 25. The geometry can be improved by thinning the matrix 24 between the sample positions. It is then optional whether the matrix 24 extends down to the cooling block 25 or a thermal bridge is built from the cooling block 25 to the matrix 24 to absorb and dissipate most of any heat flow.

Wärmeströmungen zwischen Proben werden so auf ein Minimum gebracht. Was bleibt, überträgt die eigenen Anforderungen auf die Temperatursteuerung. Da die letztere am besten als ein geschlossenes Kreislaufsystem verwirklicht wird, haben sie eine vernachlässigbare Wirkung auf die erreichten Temperaturen.Heat flows between samples are thus reduced to a minimum. What remains transfers its own requirements to the temperature control. Since the latter is best implemented as a closed loop system, they have a negligible effect on the temperatures achieved.

Wegen der kleinen thermischen Massen ist es möglich, die Temperatur der Proben 11 sehr rasch zu verändern. Im wesentlichen strömt anfangs jede Veränderung im Wärmeausgang der Heizvorrichtung in die Probe 11 oder aus ihr heraus.Because of the small thermal masses, it is possible to change the temperature of the samples 11 very rapidly. Essentially, any change in the heat output of the heater initially flows into or out of the sample 11.

Eine wichtige Komponente der Kühlvorrichtung ist der Kühlteil, der als ein Kühlblock 25 bezeichnet wird. In der Darstellung ist er einigen oder allen Probenpositionen gemeinsam. Der Kühlblock 25 wird durch eine thermoelektrische Vorrichtung 26 gekühlt. Unter Verwendung eines großen Metallblocks wird die Wärmeströmung über die Fläche der thermoelektrischen Vorrichtung 26 ausgeglichen. Er wird auch über die Zeit ausgeglichen, was ein besseres Ansprechen unter einigen Bedingungen erlaubt, insbesondere dann, wenn der Kühlblock 25 eine Wärmekapazität aufweist, die ein Mehrfaches von derjenigen der Proben 11 beträgt. Der Kühlblock 25 wird während der ganzen Zeit bei etwa der gleichen Temperatur gehalten, wodurch ein potentiell schädlicher Kreislauf der thermoelektrischen Vorrichtung 26 ausgeschlossen wird.An important component of the cooling device is the cooling part, referred to as a cooling block 25. In the illustration it is common to some or all of the sample positions. The cooling block 25 is cooled by a thermoelectric device 26. Using a large metal block, the heat flow is balanced across the surface of the thermoelectric device 26. It is also balanced over time, allowing better response under some conditions, particularly when the cooling block 25 has a heat capacity several times that of the samples 11. The cooling block 25 is maintained at approximately the same temperature throughout, thus eliminating potentially damaging cycling of the thermoelectric device 26.

Abfallwärme wird durch den Wärmeleitblock 27 beseitigt, der ein Fluidkühlmittel 28 bestimmter Art benötigt. Dies kann Luft, Wasser oder etwas anderes sein. In der Praxis ist das Kühlen mit Wasser bequem.Waste heat is removed by the heat conduction block 27, which requires a fluid coolant 28 of some kind. This may be air, water or something else. In practice, cooling with water is convenient.

Das Verfahren gemäß der Erfindung steuert die Temperatur von Proben, die sich in ausreichender Nähe für irgendeinen regulierenden Wechsel in der Temperatur einer Probe befinden, um sonst die Temperaturen einer anderen Probe zu beeinträchtigen. Die Temperatur bei irgendeinem gewünschten Einstellpunkt für jede Probe in einem Probenbehälter wird durch die folgenden Stufen unabhängig gesteuert. Jede Probe wird durch eine getrennte Heizvorrichtung erhitzt. Dem getrennten Erhitzen der Proben steht das kontinuierliche Kühlen einer jeden Probe durch eine Kühlvorrichtung gegenüber, wobei die Temperatur der Probe durch einen Temperaturfühler gemessen wird, die Temperatur der Probe mit der Temperatur des Einstellpunkts verglichen wird und die Heizvorrichtung gemäß diesem Vergleich gesteuert wird.The method according to the invention controls the temperature of samples which are in sufficient proximity for any regulating change in the temperature of one sample to otherwise affect the temperatures of another sample. The temperature at any desired set point for each sample in a sample container is independently controlled by the following steps. Each sample is heated by a separate heating device. The separate heating of the samples is contrasted by the continuous cooling of each sample by a cooling device, the temperature the sample is measured by a temperature sensor, the temperature of the sample is compared with the temperature of the set point and the heating device is controlled according to this comparison.

Das Abkühlen der Proben erfolgt durch eine Kühlvorrichtung, die aus einem Wärmewiderstand und einem gekühlten Teil besteht, der sich bei einer Temperatur befindet, die wesentlich niedriger ist als jene der Probe. Die Temperatur der 12, 24, 48 oder vorzugsweise 96 Proben wird unabhangig eingestellt.The samples are cooled by a cooling device consisting of a thermal resistance and a cooled part which is at a temperature significantly lower than that of the sample. The temperature of the 12, 24, 48 or preferably 96 samples is set independently.

Für eine unabhängige Steuerung der Temperatur bei einigen gewiinschten Einstellpunkten für jede Probe in einem Probenbehälter ist die Vorrichtung mit einer getrennten Heizvorrichtung, um jede Probe nach Bedarf zu erhitzen, einer Kühlvorrichtung zum kontinuierlichen Kühlen einer jeden Probe, einem Temperaturfühler zum Messen der Probentemperatur und einer Steuervorrichtung zum Steuern der Heizvorrichtung gemäß der Temperatur der gemessenen Probe und der Temperatur des Einstellpunkts ausgerüstet.For independent control of the temperature at some desired set point for each sample in a sample container, the device is equipped with a separate heater to heat each sample as needed, a cooler to continuously cool each sample, a temperature sensor to measure the sample temperature and a control device to control the heater according to the temperature of the sample being measured and the temperature of the set point.

Eine Kühlvorrichtung besteht aus einem Wärmewiderstand und einem gekühlten Teil mit einer Temperatur, die wesentlich unter jener der Probe liegt, wobei der Wärmewiderstand zwischen der Heizvorrichtung und dem gekühlten Teil angeordnet ist. Zum Erhitzen der Proben weist die Heizvorrichtung Widerstandsheizelemente auf, die elektrisch durch Ohmschen Widerstand erhitzt werden. Das Widerstandsheizelement besteht aus einer flachen Abscheidung oder einer Haftung von Kupfer oder eines anderen Metalls oder Leiters auf einer Matrix, oder solche Stoffe sind auf die Matrix aufgeschmolzen oder darin eingeschmolzen. Die Matrix ist ein Isolator, der aus mit Kunststoff versehenen Glasfasern, Keramik, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Glas oder Kunststoff besteht. Diese Stoffe sind auf irgendwelchen anderen dieser Materialien entweder allein niedergeschlagen oder auf Stahl oder andere Metalle aufgebracht.A cooling device consists of a thermal resistor and a cooled part having a temperature substantially below that of the sample, the thermal resistor being arranged between the heating device and the cooled part. For heating the samples, the heating device has resistance heating elements which are heated electrically by ohmic resistance. The resistance heating element consists of a flat deposit or adhesion of copper or other metal or conductor on a matrix, or such materials are fused onto or fused into the matrix. The matrix is an insulator consisting of plasticized glass fibers, ceramics, alumina, aluminum nitride, glass or plastic. These materials are either deposited alone or applied to steel or other metals.

Die Widerstandselemente sind in einem Muster angeordnet, das ein gleichförmiges Erhitzen der Probe erlaubt, zum Beispiel in einer Spirale, einer Zick-Zack-Anordnung, die sowohl gerade als auch in einer Kurve gekrümmt verlaufen kann, oder in einem meanderartigen Muster, das eine vergrößerte Streckenlänge gestattet, um innerhalb einer kleinen Fläche einen geeigneten Widerstand zur Verfügung zu stellen. Das Muster der Widerstandselemente der Heizvorrichtung ergibt eine nicht gleichmäßige Wärmezufuhr, um eine ungleichförmige Wärmeströmung von dem gesteuerten Bereich auszugleichen, damit eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Temperatur erreicht wird.The resistive elements are arranged in a pattern that allows uniform heating of the sample, for example in a spiral, a zigzag arrangement that can be either straight or curved, or in a meandering pattern that allows increased path length to provide adequate resistance within a small area. The pattern of the resistive elements of the heater provides non-uniform heat input to compensate for non-uniform heat flow from the controlled area to achieve improved temperature uniformity.

Das Muster der Widerstandselemente der Heizvorrichtung ist vorgesehen, um Wärme an die Peripherie der temperaturgesteuerten Oberfläche heranzuführen, damit der radiale Wärmeverlust ausgeglichen wird. Der radiale Wärmeverlust stellt einen wesentlichen Anteil der Wärmeströmung aus dem Bereich dar und ist auch ein wesentlicher Teil der Kühlvorrichtung Wärme wird in Bereiche gebracht, die wesentlich kleiner sind als die gesamte wärmegesteuerte Fläche, um die Wärmeströmung durch wesentliche Teile des Aufbaus zu kompensieren.The pattern of resistive elements of the heater is designed to direct heat to the periphery of the temperature controlled surface to compensate for radial heat loss. Radial heat loss represents a significant portion of the heat flow out of the area and is also a significant portion of the cooling device heat is directed to areas substantially smaller than the total heat controlled area to compensate for heat flow through significant portions of the structure.

Ein Ring aus wärmeleitendem Material ist um die Basis einer jeden Vertiefung der Probenbehälterpiatte angeordnet, entweder in thermischem Kontakt mit der Probenpiatte oder mit der Matrix, um bessere Wärmeübergangseigenschaften zu erreichen. Der Ring ist vorgesehen, um Temperaturdifferenzen innerhalb der Probe auf einem Minimum zu halten. Der Ring hat beispielsweise eine Höhe von 3 mm oder weniger, eine Dicke von 2 mm oder weniger und einen Durchmesser von 3 bis 15 mm.A ring of thermally conductive material is placed around the base of each well of the sample well plate, either in thermal contact with the sample plate or with the matrix, to achieve better heat transfer properties. The ring is designed to keep temperature differences within the sample to a minimum. The ring has, for example, a height of 3 mm or less, a thickness of 2 mm or less, and a diameter of 3 to 15 mm.

Die Verteilerplatte aus einem guten Wärmeleiter befindet sich zwischen dem Probenbehälter und der Matrix oder zwischen der Matrix und dem Wärmewiderstand. Der vorgenannte Ring und die Verteilerplatte können auch verbunden sein. Der Ring oder die Verteilerplatte oder ihre Kombination können unabhängig von dem Heizelement erhitzt werden.The distribution plate made of a good heat conductor is located between the sample container and the matrix or between the Matrix and the thermal resistance. The aforementioned ring and the distribution plate can also be connected. The ring or the distribution plate or their combination can be heated independently of the heating element.

Die Temperatur wird von einem Temperaturfühler erfaßt, der sich in unmittelbarer Nähe der Probenvertiefung befindet. Die Temperatur kann auch durch eine temperaturabhängige Widerstandsbahn erfaßt werden. Dies ist eine flache Ablagerung oder eine Anhaftung von Kupfer oder eines anderen Metalls oder eines anderen Leiters auf der gleichen Matrix, welche das Heizelement trägt, oder solche Stoffe sind auf die Matrix aufgeschmolzen oder in sie hineingeschmolzen. Alternativ wird die Temperatur durch eine temperaturabhängige Widerstandsbahn erfaßt, die auch das Heizelement ist, welches auf die Matrix aufgebracht oder aufgeschmolzen oder in diese hineingeschmolzen ist.The temperature is sensed by a temperature sensor located in close proximity to the sample well. The temperature can also be sensed by a temperature-dependent resistive track. This is a flat deposit or adhesion of copper or other metal or other conductor on the same matrix that carries the heating element, or such materials are melted onto or into the matrix. Alternatively, the temperature is sensed by a temperature-dependent resistive track, which is also the heating element, which is deposited onto or melted onto or into the matrix.

Der Temperaturanstieg ist durch den naturgemäß vorhandenen Anstieg des Widerstands des Heizelements auf einen maximalen Sicherheitswert begrenzt. Das Kühlen der Proben erfolgt durch ihren Kontakt mit der Matrix, die ihrerseits mit dem gekühlten Teil über den Wärmewiderstand gekühlt wird, der die Matrix selbst beinhaltet, wobei gegebenenfalls eine andere Schicht mit einem geeigneten Wärmewiderstand, wie Luft oder ein anderes Material, hinzugefügt ist, um die erforderliche Radialströmung und die erforderliche Strömung durch die Matrix zu erreichen.The temperature rise is limited to a maximum safe value by the inherent increase in the resistance of the heating element. The cooling of the samples is achieved by their contact with the matrix, which in turn is cooled with the cooled part through the thermal resistance that includes the matrix itself, with the addition, if necessary, of another layer with a suitable thermal resistance, such as air or another material, to achieve the required radial flow and the required flow through the matrix.

Das Kühlen des gekühlten Teils erfolgt durch eine Luft- oder Wasserströmung und mindestens durch eine thermoelektrische Vorrichtung oder den Kreislauf einer gekühlten Flüssigkeit. Wenn die thermoelektrischen Vorrichtungen verwendet werden, wird die erzeugte Wärme durch eine Luft- oder Wasserströmung oder einen Kreislauf einer gekühlten Flüssigkeit abgeführt.The cooling of the cooled part is carried out by an air or water flow and at least by a thermoelectric device or a cooled liquid circuit. When the thermoelectric devices are used, the heat generated is dissipated by an air or water flow or a cooled liquid circuit.

Die Proben werden in einer Kunststoffplatte mit Probenvertiefungen angeordnet. Der Aufbau ist derart, daß der Boden der Vertiefungen dünn ausgebildet und vorzugsweise weniger als 0,25 mm, insbesondere etwa 0,025 mm, beträgt, um die beste Wärmeübertragung zur Probe und von ihr weg zu erreichen. Die Platte wird durch Erzeugen von Löchern in einer Kunststoffplatte sowie Aufsiegeln einer Kunststoffolie auf die Basis der Platte hergestellt, wodurch ein mit Vertiefungen versehener Probenbehälter gebildet wird. Die Geometrie der Platte ist derart, daß das Probenvolumen bis zu 100 µl, vorzugsweise etwa 25 µl, beträgt, so daß die Probendicke weniger als 5 mm, vorzugsweise etwa 1 mm, beträgt, um rasche Veränderungen der Probentemperatur zu gestatten.The samples are placed in a plastic plate with sample wells. The design is such that the bottom of the wells is thin and preferably less than 0.25 mm, especially about 0.025 mm, to achieve the best heat transfer to and from the sample. The plate is made by creating holes in a plastic plate and sealing a plastic film to the base of the plate, thereby forming a welled sample container. The geometry of the plate is such that the sample volume is up to 100 µl, preferably about 25 µl, so that the sample thickness is less than 5 mm, preferably about 1 mm, to allow rapid changes in sample temperature.

Die Wärmeströmung von einer Probe zur anderen durch das Material der Platte wird durch dünne Materialversteifungen, welche die Vertiefungen diagonal verbinden, auf einem Minimum gehalten. Die Materialversteifungen sind oberhalb des Niveaus der Probe mit dem Probenbehälter verbunden, um die Querströmung von Wärme auf einem Minimum zu halten. Die Oberseite der Platte ist mit einer Klebe- oder Heißsiegelfolie verschlossen, um zu verhindern, daß eine Verunreinigung in die Vertiefung oder aus dieser heraus gelangt.The flow of heat from one sample to another through the plate material is kept to a minimum by thin material stiffeners that connect the wells diagonally. The material stiffeners are connected to the sample container above the level of the sample to keep the cross flow of heat to a minimum. The top of the plate is sealed with an adhesive or heat seal film to prevent contamination from entering or leaving the well.

Die mechanische Beanspruchung der dünnen Basisbereiche der Probenvertiefungen wird dadurch vermindert, daß die Probenvertiefungen in einer Weise angeordnet sind, in der jeder Druck, der diese Basisbereiche zu einem Ausbeulen bringen kann, durch mindestens eine temperaturgesteuerte Oberfläche begrenzt wird.The mechanical stress on the thin base regions of the sample wells is reduced by arranging the sample wells in a manner in which any pressure that can cause these base regions to bulge is limited by at least one temperature-controlled surface.

Die Proben werden in Streifen von Vertiefungen, vorzugsweise 8 oder 12 pro Streifen, für jeden Benutzer, angeordnet, um die eigenen Proben unterzubringen. Die Oberseite des Probenbehälters wird mit einem Deckel abgedeckt, der Heizelemente trägt, um eine Kondensation aus jeder Probe zu vermeiden. Die Heizelemente halten Wärmeströmungen zu der Probe und von ihr weg auf einem Minimum. Bei mehrfachen Benutzerstreifen wird die Oberseite jedes Streifens der Probenbehältervertiefungen mit einem Deckel abgedeckt, der Heizelemente trägt, um eine Kondensation aus jeder Probe zu vermeiden.The samples are arranged in strips of wells, preferably 8 or 12 per strip, for each user to accommodate their own samples. The top of the sample container is covered with a lid carrying heating elements to avoid condensation from each sample. The Heating elements keep heat flow to and from the sample to a minimum. For multiple user strips, the top of each strip of sample wells is covered with a lid carrying heating elements to prevent condensation from each sample.

Die Wärmeeingabe wird durch den Einstellpunkt oder die Temperatur gemäß dem Temperaturfühler gesteuert. Der gekühlte Teil hat eine große thermische Masse, um die gesamte abzuführende Wärmeströmung auszugleichen. Der gekühlte Teil beinhaltet eine Temperatursteuerung, um unerwünschte Temperaturschwankungen zu vermeiden.The heat input is controlled by the set point or temperature according to the temperature sensor. The cooled section has a large thermal mass to balance the total heat flow to be dissipated. The cooled section includes a temperature control to avoid undesirable temperature fluctuations.

Die Proben werden in einer Reihe angeordnet, vorzugsweise in Zwölfer-Reihen und insbesondere in einer Reihe von 8 x 12 für das Erreichen von 96 Proben im Format einer Mikrotitrationsplatte.The samples are arranged in a row, preferably in rows of 12 and in particular in a row of 8 x 12 to achieve 96 samples in a microtitration plate format.

Claims

1. A method for independently controlling the temperature of each sample in an array of samples (11) located in sufficient proximity to each other that any regulating change in the temperature of one sample will in turn affect the temperature of another sample, characterized in that the temperature at a desired set point for each sample (11) in a sample container (10) is independently controlled by steps comprising:

- heating each sample by a separate heating device (22),

- continuous cooling of each sample by a standard cooling device (22, 25, 29, 30),

- Measuring the temperature of each sample using a temperature sensor,

- Compare the temperature of each sample with the temperature of the appropriate set point and

- Controlling the heating device for each sample according to the mentioned comparison.

2. Method according to claim 1, characterized in that the cooling of the samples (11) is carried out by connecting each sample in the arrangement via a thermal resistor (23, 29, 30) to a cooled part (25) with a temperature which is substantially below that of the sample.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement of the samples (11), the temperatures are to be adjusted independently of each other, an arrangement of 12, 24, 48 or 96 samples.

4. Device for controlling the temperature of each sample in an array of samples (11) in a sample container (10), the device comprising a heating or cooling block in thermal contact with the sample container (10) when the device is in use, characterized in that for independently controlling the temperature of the heating or cooling block of the device the following features are present:

- an arrangement of separate heating devices (22) which are adapted to the arrangement of the sample container,

- a conventional cooling device (23, 25, 29, 30) for continuously cooling each sample,

- an arrangement of temperature sensors to measure the temperature of each sample and

- an adjusting device arranged to respond to each element of the array of temperature sensors and to control the respective element of the array of heating devices in accordance with a comparison of the temperature of the sample being measured and a derived temperature for that sample.

5. Device according to claim 4, characterized in that the heating devices (12) are resistance heating elements.

6. Device according to claim 5, characterized in that the resistance heating element (22) is a flat resistance track which is placed on an electrically non-conductive matrix (24) or adheres to it.

7. Device according to claim 6, characterized in that the matrix (24) consists of glass-reinforced plastic, ceramic, aluminum oxide or aluminum nitride, glass or plastic or is covered with it.

8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the cooling device consists of a thermal resistance (23, 29, 30) which is arranged between the heating device (22) and a cooled part (25).

9. Device according to claim 8, characterized in that the cooled part has a high thermal mass and includes a temperature control to avoid undue temperature fluctuations.

10. Device according to claim 9, characterized in that the cooling of the cooled part is carried out by air or water flow, at least one thermoelectric device or a cooled liquid circuit.

11. Device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the temperature sensor has a resistance track, the resistance of which is temperature-dependent and which can be the heating element of claim 6.

12. Device according to one of claims 4 to 11, characterized in that the sample container (10) has an arrangement of sample wells (13) which are constructed with a thin bottom wall with a thickness of less than 0.25 mm, in particular of approximately 0.025 mm.

13. Device according to claim 12, characterized in that the recesses (13) are connected to one another via diagonal bands (14) which extend from the top of the container (10) only extend over part of the way to the bottom of the recess (13).

14. Device according to claim 12 or 13, characterized in that a ring (16) made of heat-conducting material is arranged around the bottom of each recess (13) of the sample container plate (10).

15. Device according to one of claims 4 to 14, characterized in that the top of the sample container (10) is covered with a lid which carries heating elements to prevent condensation from each sample (11).

16. Device according to one of claims 4 to 15, characterized in that an arrangement of distribution plates (21) made of a good heat conductor is arranged between the sample container (10) and the arrangement of heating elements.